RU2707235C1 - Control method of windings of electromagnetic devices - Google Patents

Control method of windings of electromagnetic devices Download PDF

Info

Publication number
RU2707235C1
RU2707235C1 RU2019111263A RU2019111263A RU2707235C1 RU 2707235 C1 RU2707235 C1 RU 2707235C1 RU 2019111263 A RU2019111263 A RU 2019111263A RU 2019111263 A RU2019111263 A RU 2019111263A RU 2707235 C1 RU2707235 C1 RU 2707235C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windings
bridge
diagonal
rlc
coils
Prior art date
Application number
RU2019111263A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Зюзин
Максим Анатольевич Бакулин
Original Assignee
Александр Михайлович Зюзин
Максим Анатольевич Бакулин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Михайлович Зюзин, Максим Анатольевич Бакулин filed Critical Александр Михайлович Зюзин
Priority to RU2019111263A priority Critical patent/RU2707235C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2707235C1 publication Critical patent/RU2707235C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72—Testing of electric windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electrical measuring equipment and can be used to determine presence of turn-to-turn short circuits when producing inductance coils, windings of transformers, throttles, electromagnets and other electromagnetic devices. Tested winding is placed in the space between two serially connected coils arranged to form a magnetic connection between them. Harmonic voltage of constant frequency is supplied to diagonal of balanced RLC-bridge, one of arms of which is made of two series-connected coils. Signal from the second diagonal of the RLC-bridge is transmitted to the recording device, from which the presence or absence of short-circuited turns in the tested winding is determined.
EFFECT: reduced time of control, increased reliability, simplification and reduced set of equipment.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля состояния изоляции, в частности определения наличия межвитковых коротких замыканий при производстве катушек индуктивности, обмоток трансформаторов, дросселей, электромагнитов и других электромагнитных устройств.The invention relates to electrical engineering and can be used for operational monitoring of the state of insulation, in particular to determine the presence of inter-turn short circuits in the manufacture of inductors, transformer windings, chokes, electromagnets and other electromagnetic devices.

Известны способы и устройства для определения короткого замыкания в электрических обмотках (патент РФ №2373547, МПК G01R 31/06, опубл. 20.11.2009 г.; №2413955, МПК G01R 31/06, опубл. 10.11.2009 г.; №2415446, МПК G01R 31/06, опубл. 27.03.2011п; №2419101, МПК G01R 31/06, опубл. 20.05.20011 г.; №2433417, МПК G01R 31/06, опубл. 10.11.2011 г.).Known methods and devices for determining a short circuit in electrical windings (RF patent No. 2373547, IPC G01R 31/06, published on November 20, 2009; No. 2413955, IPC G01R 31/06, published on November 10, 2009; No. 2415446 IPC G01R 31/06, published March 27, 2011; No. 2419101, IPC G01R 31/06, published May 20, 2001; No. 2433417, IPC G01R 31/06, published November 10, 2011).

Известен способ контроля короткозамкнутых витков в электрических обмотках, в котором проверяемая обмотка устанавливается на магнитопровод в виде стержня, на котором размещены три катушки, две из которых соединены встречно и нагружены на потенциометр балансировки, разностный сигнал с которого усиливается усилителем, а третья обмотка, подключена к генератору синусоидального напряжения (патент РФ №2130193, опубл. 10.05.1999 г.)A known method of monitoring short-circuited turns in electrical windings, in which the tested winding is mounted on a magnetic circuit in the form of a rod on which there are three coils, two of which are connected in opposite and loaded on a balancing potentiometer, the difference signal from which is amplified by an amplifier, and the third winding is connected to a sinusoidal voltage generator (RF patent No. 2130193, publ. 05/10/1999)

К недостаткам вышеописанного способа и соответствующего устройства следует отнести невысокую чувствительность, обусловленную тем, что изменение магнитного потока, связанное с наличием короткозамкнутого витка (витков) происходит одновременно в обеих встречно включенных катушках, поскольку обе они расположены на одном и том же магнитопроводе и, поэтому, сильно связаны по магнитному потоку. Это приводит к взаимной компенсации изменений величины ЭДС, наводимых в катушках и, как следствие, уменьшению чувствительности. Кроме того, величина сигнала в существенной степени зависит от местоположения короткозамкнутых витков в испытуемой катушке. Для проведения процедуры контроля в этом способе необходимы возвратно-поступательные перемещения испытуемой катушки или магнитопровода с тремя катушками, что усложняет реализацию автоматической разбраковки.The disadvantages of the above method and the corresponding device include low sensitivity, due to the fact that the change in magnetic flux associated with the presence of a short-circuited coil (turns) occurs simultaneously in both counter-connected coils, since both of them are located on the same magnetic circuit and, therefore, strongly coupled by magnetic flux. This leads to mutual compensation of changes in the magnitude of the EMF induced in the coils and, as a consequence, a decrease in sensitivity. In addition, the magnitude of the signal substantially depends on the location of the short-circuited turns in the test coil. To carry out the control procedure in this method, reciprocating movements of the test coil or magnetic circuit with three coils are necessary, which complicates the implementation of automatic sorting.

Также известен способ экспресс-контроля обмоток электромагнитных устройств (см. патент №2373547, G01R 31/06 опубл. 20.11.2009 г.), заключающийся в том, что к обмотке электромагнитного устройства подключают последовательно или параллельно конденсатор, рассчитанный на резонансное состояние с испытуемой обмоткой при резонансе, соответственно, напряжений или токов. Подают напряжение от электрической сети переменного тока, измеряют угол сдвига фаз между током и напряжением и по величине угла сдвига судят о состоянии обмотки.Also known is a method of express control of the windings of electromagnetic devices (see patent No. 2373547, G01R 31/06 published on November 20, 2009), which consists in connecting a capacitor designed for a resonant state with a test object in series or in parallel to the winding of an electromagnetic device winding at resonance, respectively, voltages or currents. They apply voltage from an alternating current electric network, measure the phase angle between current and voltage, and judge by the magnitude of the angle of shift the state of the winding.

К недостаткам данного способа относится недостаточно высокая точность определения межвиткового замыкания, поскольку способ основан на сопоставлении угла сдвига фаз при резонансе. Данный способ применим лишь для испытаний идентичных обмоток, поскольку незначительные вариации индуктивности или омического сопротивления обмоток могут привести к ошибочным результатам. Также к существенным недостаткам данного способа следует отнести необходимость операции подключения испытуемых обмоток к измерительной схеме, необходимость подбора конденсаторов для достижения состояния резонанса токов или напряжений и достаточно большой набор оборудованияThe disadvantages of this method include the insufficiently high accuracy of determining the inter-turn short circuit, since the method is based on comparing the phase angle at resonance. This method is applicable only for testing identical windings, since slight variations in the inductance or ohmic resistance of the windings can lead to erroneous results. Significant disadvantages of this method include the need for the operation of connecting the tested windings to the measuring circuit, the need to select capacitors to achieve a resonance state of currents or voltages, and a sufficiently large set of equipment

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предложенному изобретению является способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, в котором подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура, образованного испытуемой и контрольной обмотками и по частотному максимуму судят о наличии коротких замыканий (патент РФ №2305291, МПК G01R 31/06, опубл. 27.08.2007 г.).The closest set of essential features to the proposed invention is a method for determining short-circuited turns in electrical windings, in which a voltage of varying frequency is applied, the parameters of the resonant circuit formed by the test and control windings are measured, and the presence of short circuits is judged by the frequency maximum (RF patent No. 2305291, IPC G01R 31/06, published on August 27, 2007).

В известном способе контроля электрических обмоток на короткое замыкание витков производят контроль одновременно двух одинаковых обмоток испытуемой и контрольной, расположенных с образованием магнитной связи между ними. Например, обмотки располагают соосно и вблизи, с обеспечением механического контакта между ними или располагают их на общем магнитопроводе.In the known method for monitoring electrical windings for short circuit windings, two identical windings of the test and control windings are simultaneously checked, located with the formation of a magnetic connection between them. For example, the windings are placed coaxially and close, providing mechanical contact between them or they are placed on a common magnetic circuit.

К недостаткам известного способа относятся необходимость использования двух идентичных обмоток, одна из которых является образцовой, снижение достоверности контроля в случае, если не выполнены жесткие требования к их взаимному расположению, а также необходимость выполнения операции подсоединения испытуемой катушки к электроизмерительной схеме, и достаточно большой набор оборудования, включающий генератор, измеритель напряжения, измеритель тока, вычислитель добротности, дисплей.The disadvantages of this method include the need to use two identical windings, one of which is exemplary, a decrease in the reliability of control in case strict requirements for their mutual arrangement are not met, as well as the need to perform the operation of connecting the test coil to the electrical measuring circuit, and a fairly large set of equipment including generator, voltage meter, current meter, quality factor calculator, display.

Задачей настоящего изобретения является создание простого оперативного способа контроля качества обмоток электромагнитных устройств, с целью определения наличия межвитковых коротких замыканий или их отсутствия.The objective of the present invention is to provide a simple operational method for monitoring the quality of windings of electromagnetic devices in order to determine the presence of inter-turn short circuits or their absence.

Техническим результатом, достигаемым при решении данной задачи является уменьшение времени контроля путем повышения технологичности за счет отсутствия монтажных и демонтажных операций по присоединению обмоток, обеспечение более высокой достоверности контроля с одновременным упрощением и уменьшением набора электроизмерительного и другого вспомогательного оборудования.The technical result achieved in solving this problem is to reduce the monitoring time by increasing manufacturability due to the lack of installation and dismantling operations for connecting the windings, providing higher reliability of control while simplifying and reducing the set of electrical measuring and other auxiliary equipment.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля обмоток электромагнитных устройств, в котором переменное напряжение подают одновременно на две одинаковые обмотки, расположенные с образованием магнитной связи между ними, испытуемую обмотку помещают в пространство между двумя последовательно соединенными катушками и подают гармоническое напряжение постоянной частоты в диагональ сбалансированного RLC-моста, одно из плеч которого выполнено из двух последовательно соединенных катушек, сигнал со второй диагонали RLC-моста подают на регистрирующее устройство, по которому определяют наличие или отсутствие короткозамкнутых витков в испытуемой обмотке.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of controlling the windings of electromagnetic devices, in which alternating voltage is applied simultaneously to two identical windings located with the formation of a magnetic connection between them, the tested winding is placed in the space between two series-connected coils and a harmonic voltage of constant frequency is applied to a diagonal of a balanced RLC bridge, one of the arms of which is made of two coils connected in series, a signal from the second diagonal R The LC bridge is fed to a recording device, which determines the presence or absence of short-circuited turns in the tested winding.

Новизна предлагаемого технического решения заключается в установке испытуемой обмотки в пространство между двумя последовательно соединенными катушками, в подаче гармонического напряжения постоянной частоты в диагональ сбалансированного RLC-моста, в одно из плеч которого включены две последовательно соединенные катушки, путем измерения напряжения со второй диагонали RLC-моста, определяют наличие или отсутствие короткозамкнутых витков в испытуемой обмотке.The novelty of the proposed technical solution consists in installing the tested winding in the space between two series-connected coils, in applying a harmonic voltage of constant frequency to the diagonal of a balanced RLC bridge, one of the shoulders of which includes two series-connected coils, by measuring the voltage from the second diagonal of the RLC bridge , determine the presence or absence of short-circuited turns in the tested winding.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства, реализующая заявленный способ контроля обмоток электромагнитных устройств, которая содержит две последовательно соединенные катушки 1, между которыми помещают испытуемую обмотку 4, и которые составляют одно из плеч RLC - моста, генератор гармонического сигнала 2, напряжение с которого подают на одну из диагоналей RLC-моста, регистрирующее устройство (например, вольтметр) 3, подключенное к другой диагонали RLC-моста.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a device that implements the claimed method for monitoring the windings of electromagnetic devices, which contains two series-connected coils 1, between which the test winding 4 is placed, and which make up one of the arms of the RLC bridge, harmonic signal generator 2, voltage from which it is fed to one of the diagonals of the RLC bridge, a recording device (for example, a voltmeter) 3 connected to the other diagonal of the RLC bridge.

Способ осуществляют следующим образом. Подключают генератор 2, катушки 1, вольтметр или другое регистрирующее устройство 3 к RLC-мосту, затем, с помощью переменных резисторов R1 и R2 производят балансировку моста по минимуму сигнала, регистрируемого вольтметром 3. Помещают испытуемую обмотку 4 в пространство между двумя последовательно соединенными катушками 1. Когда в испытуемой обмотке 4 отсутствуют короткозамкнутые витки, то при ее помещении в пространство между катушками 1, добротность последних практически не изменяется. При этом сигнал разбаланса, регистрируемый в диагонали RLC- моста минимален. В случае если имеется межвитковое замыкание в испытуемой обмотке 4, то при помещении ее в пространство между последовательно соединенными катушками 1, из-за хорошего потокосцепления, а, следовательно, и высокой индуктивной связи, происходит заметное уменьшение добротности катушек. В результате этого в диагонали RLC-моста возникает существенной величины сигнал разбаланса, свидетельствующий о наличии межвиткового замыкания.The method is as follows. Connect a generator 2, coil 1, a voltmeter or other recording device 3 to the RLC bridge, then, using the variable resistors R 1 and R 2 , balance the bridge to the minimum signal detected by the voltmeter 3. Place the tested winding 4 in the space between two series-connected coils 1. When there are no short-circuited turns in the tested winding 4, then when it is placed in the space between coils 1, the quality factor of the latter practically does not change. In this case, the unbalance signal recorded in the diagonal of the RLC bridge is minimal. If there is an inter-turn circuit in the tested winding 4, then when it is placed in the space between the series-connected coils 1, due to good flux linkage, and, consequently, a high inductive coupling, there is a noticeable decrease in the quality factor of the coils. As a result of this, an unbalance signal appears in the diagonal of the RLC bridge, indicating the presence of an inter-turn circuit.

К достоинствам предлагаемого способа обнаружения межвиткового замыкания следует отнести высокую чувствительность, исключение необходимости подсоединения исследуемых обмоток 4 к измерительному регистрирующему устройству. Это существенно упрощает процедуру испытаний и позволяет легко осуществлять их проведение в автоматическом режиме. Второе преимущество состоит в исключении необходимости точной фиксации испытуемой обмотки 4 относительно катушек 1. От того, в какой области испытуемой обмотки 4 локализовано межвитковое замыкание величина сигнала разбаланса RLC-моста зависит несущественно и всегда достаточна для однозначной идентификации замыкания. Также предлагаемый способ исключает необходимость использования магнитопровода для обеспечения потокосцепления между испытуемой обмоткой 4 и катушками 1, что позволяет одновременно исключить необходимость возвратно-поступательных перемещений катушек 1 друг относительно друга и существенно упростить автоматизацию процедуры контроля обмоток электромагнитных устройств.The advantages of the proposed method for detecting interturn circuit should include high sensitivity, eliminating the need to connect the studied windings 4 to the measuring recording device. This greatly simplifies the test procedure and makes it easy to carry out them in automatic mode. The second advantage consists in eliminating the need for accurate fixation of the tested winding 4 relative to the coils 1. From which region of the tested winding 4 the interturn closure is located, the magnitude of the RLC-bridge imbalance signal is insignificant and always sufficient for unambiguous identification of the closure. Also, the proposed method eliminates the need to use a magnetic circuit to ensure flux linkage between the tested winding 4 and the coils 1, which simultaneously eliminates the need for reciprocating movements of the coils 1 relative to each other and significantly simplify the automation of the control procedure of the windings of electromagnetic devices.

Claims (1)

Способ контроля обмоток электромагнитных устройств, в котором переменное напряжение подают одновременно на две одинаковые обмотки, расположенные с образованием магнитной связи между ними, отличающийся тем, что помещают испытуемую обмотку в пространство между двумя последовательно соединенными катушками и подают гармоническое напряжение постоянной частоты в диагональ сбалансированного RLC-моста, одно из плеч которого выполнено из двух последовательно соединенных катушек, сигнал со второй диагонали RLC-моста подают на регистрирующее устройство, по которому определяют наличие или отсутствие короткозамкнутых витков в испытуемой обмотке.A method of controlling the windings of electromagnetic devices, in which alternating voltage is applied simultaneously to two identical windings located with the formation of a magnetic connection between them, characterized in that they place the test winding in the space between two series-connected coils and apply harmonic voltage of constant frequency to the diagonal of a balanced RLC- bridge, one of the shoulders of which is made of two series-connected coils, the signal from the second diagonal of the RLC bridge is fed to the recording troystvo, which determine the presence or absence of short-circuited turns in the winding test.
RU2019111263A 2019-04-15 2019-04-15 Control method of windings of electromagnetic devices RU2707235C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111263A RU2707235C1 (en) 2019-04-15 2019-04-15 Control method of windings of electromagnetic devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111263A RU2707235C1 (en) 2019-04-15 2019-04-15 Control method of windings of electromagnetic devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707235C1 true RU2707235C1 (en) 2019-11-25

Family

ID=68652903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111263A RU2707235C1 (en) 2019-04-15 2019-04-15 Control method of windings of electromagnetic devices

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707235C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2212927A (en) * 1987-11-30 1989-08-02 Plessey Co Plc Testing coils
SU1663583A1 (en) * 1988-07-14 1991-07-15 Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола Device for detecting turn-to-turn shorts in electrical coils
US5059912A (en) * 1989-02-15 1991-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for the interturn and interlayer fault testing of coils
RU2305291C1 (en) * 2006-04-21 2007-08-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" Method of finding short-circuited turns in electric windings
RU2336535C1 (en) * 2007-03-15 2008-10-20 ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Method diagnostics of induction windings
RU2373547C2 (en) * 2007-12-19 2009-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Электротехнический завод "ГЭКСАР" (ООО ЭТЗ "ГЭКСАР") Method of proximate analysis of electromagnetic device winding quality (versions)
RU2433417C1 (en) * 2010-06-21 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Inductive winding diagnostic procedure

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2212927A (en) * 1987-11-30 1989-08-02 Plessey Co Plc Testing coils
SU1663583A1 (en) * 1988-07-14 1991-07-15 Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола Device for detecting turn-to-turn shorts in electrical coils
US5059912A (en) * 1989-02-15 1991-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for the interturn and interlayer fault testing of coils
RU2305291C1 (en) * 2006-04-21 2007-08-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" Method of finding short-circuited turns in electric windings
RU2336535C1 (en) * 2007-03-15 2008-10-20 ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Method diagnostics of induction windings
RU2373547C2 (en) * 2007-12-19 2009-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Электротехнический завод "ГЭКСАР" (ООО ЭТЗ "ГЭКСАР") Method of proximate analysis of electromagnetic device winding quality (versions)
RU2433417C1 (en) * 2010-06-21 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Inductive winding diagnostic procedure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101794429B1 (en) Method and device for testing a transformer
US2440984A (en) Magnetic testing apparatus and method
KR101532555B1 (en) Fault detection for laminated core
Locci et al. Hysteresis and eddy currents compensation in current transformers
CN108761375A (en) A kind of low-power consumption program control type current mutual inductor field detecting device
Cataliotti et al. Improvement of Hall effect current transducer metrological performances in the presence of harmonic distortion
EP2673628A1 (en) Fault detection for laminated core
RU2707235C1 (en) Control method of windings of electromagnetic devices
EP0383140A3 (en) Process and appliance for testing windings for short circuits
CN105974349A (en) Current transformer tracking accuracy measurement method
Ushakov et al. Traditional Electrical Diagnostic Methods
US2273066A (en) Method and means for determining qualities of dielectrics
RU2336535C1 (en) Method diagnostics of induction windings
JPH02247580A (en) Method and instrument for inspecting coil
RU2282208C1 (en) Device for testing measuring voltage transformers
JP2017135212A (en) Degradation diagnosis device of magnetic core member, degradation diagnosis method of magnetic core member
US2526338A (en) Electrical testing instrument
CN219958742U (en) Coil structure for detecting cable core deviation
Wang et al. Residual Flux Density Measurement Method of the Single-Phase Transformer Based on Phase Difference
JP6860715B2 (en) Physical property value evaluation device and method
Edmundson Electrical and magnetic measurements in an electrical engineering factory
RU2187131C2 (en) Procedure testing equipment of electromagnetic logging and device for its implementation
RU2130193C1 (en) Device for detection of short-circuited turns in electric coils
RU2419101C2 (en) Method for determining short-circuited coils in electrical windings
JP2751285B2 (en) Reactance measurement method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210416